[发明专利]H.264编码视频数据无线传输方法及无线视频监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种视频数据无线传输方法，尤其涉及一种H.264编码视频数据无线传输方法，以及使用该方法的无线视频监控系统，属于网络传输中数据编码技术领域。

背景技术

随着物联网和3G网络的大力发展，为智能家居、“智慧地球”的实现提供了无限的可能。而在现有物联网技术和3G网络的支持下的手机视频监控系统则是一种典型应用，它可应用于智能家居领域实现家居安防等功能，具有重要的实际应用意义。

手机视频监控系统中的视频信息的传输都是基于无线信道的，众所周知，无线视频传输中面临三方面的挑战：压缩效率、功率分配和差错控制。其中，由于无线信道极其容易产生误码扩散现象，从而导致重建视频质量的严重下降，所以差错控制就显得尤为本质。

视频差错控制技术是指编码器通过增加相应的编码策略或者改进视频码流的结构，使视频解码器便于检测差错，并利用图像中的空间及时间相关性来恢复因差错而丢失或毁坏的数据，降低信道差错对图像传输质量影响的技术。针对这种情况，目前在手机视频监控系统中根据控制机制作用的位置和工作方式不同，已提出并应用了许多差错控制技术，但许多信源编码还是相对独立于信道传输，并未完整、系统的考虑视频内容与信道差错控制相结合的整体特性，也未考虑到在整个过程中融合基于内容的的视频分析处理技术来适应无线信道的特性。

现有的手机视频监控系统所使用的差错控制技术的情况：

(1)视频内容的差错控制：现有大部分的手机视频监控系统很少将差错控制颗粒粒度扩展到视频内容，最多在解码端对视频对象采用差错隐藏方法，而在编码器端，不会采用H.264标准所提供的差错控制技术对视频内容进行差错控制，即使用到，也只是将视频内容作为一个整体，运用H.264标准所提供的某一种差错控制技术进行差错控制。虽然这样可以达到减少传输延时、增加服务器的工作量的目的，但却失去了接收端图像高质量、低失真恢复的保证。即使此时在接收端采用差错隐藏技术，也存在一些不可避免的问题，例如，空域掩盖技术是假设相邻图像块中存在强相关性，因此这种方法不适于物体边缘或者运动剧烈的部分；另外，基于视频对象的差错隐藏方法的前提是能够事先得到视频图像的内容，可这对于许多应用场合是不适用的。

(2)数据包的差错控制：经过H.264编码后形成的视频帧最终是要封装在一个个数据包在物理层中进行传输的。这些数据包在传输过程中也会出现丢包、误码、数据丢失的问题，从而影响了一帧数据的恢复。所以一个可靠的视频监控系统会在数据链路层对这一个个数据包进行差错控制。

目前已有的基于无线信道的传输的视频监控系统在数据链路层中使用的差错控制方案有：

方案一：前向纠错技术(FEC)

前向纠错技术(FEC)即在传输码列中加入冗余纠错码，在一定条件下，当接收端发现数据包出错时，可利用传输码列中的冗余纠错码进行纠错。

优点：处理开销低，延时小，实时性好；

缺点：可靠性较低，编译码设备复杂且昂贵。

方案二：自动重传技术(ARQ)

自动重传技术(ARQ)即通过接收方请求发送方重传出错的数据报文来恢复出错的报文。

优点：简单，系统可靠性高；

缺点：需要反馈信道，延时大，实时性不好。

方案三：混合自动请求重传机制(混合FEC/ARQ)

混合FEC/ARQ技术即在ARQ中引入了一个子项，用来纠正出现的传输错误来减少重传的次数以满足时延的要求，即在纠错能力范围内可以自动纠错，超出这个范围才进行重传。

优点：是FEC和ARQ技术的一种折衷，通过限定重传的次数以满足时延的需求；

缺点：受到FEC编码效率的限制，固定的自动重传次数不能适应多变的无线信道的条件。

(3)基于编解码器交互的差错控制方法：编码/解码器交互的差错控制方法要求必须存在反向信道，并且通常只适用于点到点的情况。应答模式具有较强的抑制差错扩散的能力，但是当往返延时较大的时候，编码效率明显降低。无应答模式适用于信道差错率不高的情况，但是差错会在往返延迟时间内扩散蔓延。如何根据信道的情况自动切换，目前仍有一定的难度。

综上所述，现有的差错控制技术在手机视频监控系统中的应用将使手机客户端图像的质量大打折扣，此方面的问题必然会成为影响智能家居的应用推广的因素之一。

发明内容